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CMOS图像传感器行业报告 CMOS图像传感器行业发展前景及规模分析
来源: | 作者:智研瞻产业研究院 | 发布时间: 2023-05-29 | 273 次浏览 | 分享到:
CMOS图像传感器是典型的固态图像传感器,与CCD有着共同的历史渊源。 CMOS图像传感器通常由图像传感器阵列、行驱动器、列驱动器、时序逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这些部分通常集成在同一个硅片上。它的工作过程一般可分为几个部分:复位、光电转换、积分、读出。 CMOS图像传感器(CIS)主要由四部分组成:微透镜、彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)和像素设计。


相关报告:《中国CMOS图像传感器行业深度调研及投资前景预测报告》


CMOS图像传感器行业定义


CMOS图像传感器是典型的固态图像传感器,与CCD有着共同的历史渊源。 CMOS图像传感器通常由图像传感器阵列、行驱动器、列驱动器、时序逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这些部分通常集成在同一个硅片上。它的工作过程一般可分为几个部分:复位、光电转换、积分、读出。 CMOS图像传感器(CIS)主要由四部分组成:微透镜、彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)和像素设计。


CMOS图像传感器行业发展历程


数字成像始于1969年,由AT&T贝尔实验室的Willard Boyle和George E. Smith发明。 最初,它专注于存储器→“加载气泡”设备,可用作移位寄存器和区域成像设备。 CCD是CCD将光学和电信号转换为硅芯片(IC)以实现数字化并作为图像文件存储在计算机上的电子设备。


Photobit Corporation 成立于 1995 年 2 月,旨在将 CMOS 图像传感器技术商业化。  1997年,卡西尼国际空间站使用CCD相机(广角和窄角相机)。  NASA 局长 Daniel Golding 称赞 CCD 相机“更快、更好、更便宜”;声称未来的航天器将需要更小的质量、功率和成本 微型相机。电子集成是小型化的良好途径,基于 MOS 的图像传感器具有被动和主动像素配置 (3T)。


从1995年到2001年,Photobit发展到大约135名员工,主要是通过私营公司自己资助的定制设计合同,对SBIR计划(NASA / DoD)的大力支持,战略业务合作伙伴的投资,以及在此期间提交的100多份申请,包括新的专利申请。CMOS图像传感器在商业化后发展迅速,具有广阔的应用前景。CCD的逐步替代已成为新趋势。2001年11月,Photobit被美光科技收购,并授权给加州理工学院。与此同时,出现了数十家竞争对手,如东芝、新科微、豪威,而CMOS图像传感器业务部分归功于早期推动技术转让的努力。


2007年,Siimpel AF相机机型的问世标志着相机小型化的重大突破,芯片相机的问世为众多领域(汽车、军工、航天、医疗、工业制造、手机摄影、安防等)的技术创新提供了新的契机) 等领域。后来,索尼和三星分别成为当前全球市场的第一和第二。美光后来剥离了 Aptina,后者被 ON Semi 收购,目前排名第四。 CMOS传感器逐渐成为摄影领域的主流,在很多场合都有广泛的应用。


CMOS图像传感器的技术与应用


图像传感器最重要的两种成像技术分别是ccd(电荷耦合器件)和cmos。一般情况下,ccd的噪声更低、像素间均匀性更好、图像质量更好。cmos感应器提供了更高的集成度。从而减少了电路设计人员的复杂度和功耗。还有其他类型的传感器,例如光谱学中使用的NMOS传感器,为红外热成像提供灵敏度的微型光度计,以及特殊应用可能使用连接到定制放大器电路的光电二极管阵列。


cmos感应器的应用也日益广泛,包括手机、数码相机、视频会议、计算机相机,智能安防系统以及汽车后视摄像头雷达等。在工业生产方面,红外摄像机正在成为很多生产流程的重要组成部分。随着红外成本的下降,以及各种新的新架构、新算法的传感器在工业生产中的作用日益凸显,可以节省成本并实现自动化。


CMOS图像传感器行业产业链


从产业链来看,CMOS图像传感器产业链上游主要包括晶圆代工厂、封装测试设备,中游主要为CMOS图像传感器设计企业,下游包括各类模组厂商和系统厂商、终端厂商。对于不同商业模式的企业来说,CMOS图像传感器产业链存在差异,包括链接、IDM模式、神话模式CMOS图像传感器企业,覆盖产业链上的所有环节。无晶圆厂时尚企业处于CMOS图像传感器产业链的中间。


CMOS图像传感器行业规模


CMOS图像传感器应用广泛,目前广泛应用于安防监控、工业影像、车载摄像头、智能手机摄像头等领域,随着手机多摄像头趋势的发展,汽车电子智能化等领域将产生在 CMOS 图像传感器中继续激增。 2016-2020年,全球CMOS图像传感器出货量从41.4亿颗增长至77.2亿颗,复合年增长率为16.86%,预计2021-2025年全球CMOS图像传感器出货量将以8.50%的年复合增长率增长至116.4亿颗。就市场规模而言,全球CMOS图像传感器市场从2016年的94.1亿美元增长到2020年的179.1亿美元,复合年增长率为17.46%。全球CMOS图像传感器市场预计将在2021-2025年期间保持11.92%的增长率。以复合年增长率计算,全球市场将在2025年达到330亿美元。


国产CMOS图像传感器仍处于快速发展阶段,2021年,国产CMOS图像传感器销售额达295.4亿元,同比增长19%,增速明显快于全球,预计到2024年,国产CMOS图像传感器市场规模将达到516.5亿元, 相当于20%的增长率。


1.17-22市场规模数据图表:


统计数据显示,2017年中国CMOS 图像传感器行业市场规模93.4亿元,2022年中国CMOS 图像传感器行业市场规模357.6亿元。2017-2022年中国CMOS 图像传感器行业市场规模如下:


图表:2017-2022年中国CMOS 图像传感器行业市场规模



数据来源:智研瞻产业研究院


2. 23-29市场规模数据图表


预测,2029年中国CMOS 图像传感器行业市场规模949.5亿元。2023-2029年中国CMOS 图像传感器行业市场规模预测如下:


图表:2023-2029年中国CMOS 图像传感器行业市场规模预测



数据来源:智研瞻产业研究院


CMOS图像传感器行业相关政策


根据中国证监会《上市公司行业分类指引》(2012年修订),高性能cmos图像传感器行业,行业代码为“c39”,隶属于“电脑、通信设备及其他电子产品制造”这一行业。根据《战略性新兴产业(2018)》,高性能cmos影像传感器行业属于“集成电路设计”。 CMOS图像传感器得到了强有力的政策支持,未来发展前景广阔。


CMOS图像传感器发展面临几个障碍


光学性能限制:CMOS图像传感器在光学成像方面与CCD相比存在一定差距,尤其是在暗场下,噪声表现明显。这导致它在某些领域无法替代CCD。


像素数量限制:虽然CMOS图像传感器的像素数量不断提高,但由于各种因素影响,像素数量的增加也会引起信号噪声问题,进而影响图像质量。


制造工艺限制:CMOS图像传感器的制造过程非常复杂,需要广泛应用微纳米制造技术。这导致制造工艺极为复杂,成本相对较高。此外,CMOS图像传感器的生产工艺还存在一些制约因素,如设备和材料成本、技术人才等。


电路集成度难题:CMOS图像传感器在设计时需要考虑到像素电路、模拟电路、数字电路等多个部分的综合优化,使得电路集成度较低。这也导致了传感器的功能受到限制,增加了设计和制造难度。


消费者需求变化:随着人们对图像传感器的需求不断提高,消费者对于更高精度、更低功耗、更快速的CMOS图像传感器的需求也越来越大。因此,制造商需要不断进行技术创新和升级,以满足市场需求。

CMOS图像传感器行业发展趋势


CMOS图像传感器的第一个主要发展方向是像素数量的增加、像素尺寸的缩小以及分辨率和清晰度的不断提高。随着H.265编码技术的普及,4K甚至更高分辨率视频应用的逐渐增多,以及人脸识别、物体识别等智能视频需求的上升,这意味着未来市场对CMOS图像传感器的需求支持更高的分辨率和更高的可支持帧率变得越来越迫切。


第二个主要方向是,在提高分辨率的前提下,整合和优化CMOS图像传感器在各种场景下整体成像的系统能力至关重要。例如,在安防监控领域,传感器设计制造商必须具备集成多个传感器并优化其性能的技术能力,例如全彩色低光夜视、HDR、低噪声和宽屏成像。为了未来继续满足工业客户的更高需求。